Fotólise

O que é Photólysis?

O fotólise É um processo químico através do qual a absorção de luz (energia radiante) permite a ruptura de uma molécula em componentes menores. Isto é, a luz fornece a energia necessária para uma molécula invadir as partes que a compõem. Também é conhecido com nomes de composição ou fotodisociação de fotodes ou fotodisociações.

A fotólise da água, por exemplo, é essencial para a existência de formas de vida complexas no planeta. Isso é realizado por plantas usando a luz solar.

A ruptura das moléculas de água (H₂O) fornece como resultado oxigênio molecular (ou₂): O hidrogênio é usado para reduzir o armazenamento de energia.

Em termos gerais, podemos dizer que as reações fotolíticas envolvem a absorção de um fóton. Isso vem de uma energia radiante de diferentes comprimentos de onda e, portanto, com diferentes quantidades de energia.

Depois que o fóton é absorvido, duas coisas podem acontecer. Em um deles, a molécula absorve energia, é excitada e depois acaba relaxando. No outro, essa energia permite a ruptura de uma ligação química. Esta é a fotólise.

Este processo pode ser acoplado à formação de outros links. A diferença entre uma absorção que gera alterações para uma que não é chamada de desempenho quântico.

É particular para cada fóton porque depende da fonte de emissão de energia. O rendimento quântico é definido como o número de moléculas reagentes modificadas por fóton absorvido.

Fotólise em seres vivos

A fotólise da água não é algo que acontece espontaneamente. Isto é, a luz solar não quebra ligações de hidrogênio com oxigênio porque. A fotólise da água não é algo que simplesmente ocorre, é feito. E os organismos vivos capazes de realizar a fotossíntese.

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Para realizar esse processo, os organismos fotossintéticos recorrem às reações tão chamadas da luz da fotossíntese. E para conseguir isso que eles usam, obviamente, moléculas biológicas, a mais importante das quais é a clorofila P680.

Na reação de Hill So So -chamada, várias cadeias transportadoras de elétrons permitem que a água obtenha oxigênio molecular, energia em forma de ATP e energia reduzida na forma NADPH.

Os dois últimos produtos desta fase luminosa serão usados ​​na fase da escuridão da fotossíntese (ou ciclo de Calvin) para assimilar Co₂ e produzir carboidratos (açúcares).

Fotossistemas i e ii

Essas cadeias transportadoras são chamadas fotossistemas (i e ii) e seus componentes estão localizados em cloroplastos. Cada um deles usa pigmentos diferentes e absorve a luz de diferentes comprimentos de onda.

O elemento central de todo o conglomerado é o centro de coletores de luz formado por dois tipos de clorofila (A e B), diferentes carotenóides e uma proteína de 26 kDa.

Os fótons capturados são então transferidos para os centros de reação em que ocorrem as reações acima mencionadas.

Hidrogênio molecular

Outra maneira pela qual os seres vivos usaram a fotólise da água envolve a geração de hidrogênio molecular (h₂).

Embora os seres vivos possam produzir hidrogênio molecular de outras maneiras (por exemplo, pela ação da enzima formia -hidrogenoliasa bacteriana), a produção a partir da água é uma das mais baratas e mais eficientes.

Este é um processo que aparece como uma etapa adicional adicional ou independente para a hidrólise da água. Nesse caso, os organismos que podem realizar reações leves são capazes de fazer algo adicional.

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O uso de H⁺ (prótons) e E- (elétrons) derivados da fotólise de água para criar H₂ Foi relatado apenas em cianobactérias e algas verdes. Na forma indireta, a produção de H₂ É depois da fotólise da água e da geração de carboidratos.

Eles são realizados por ambos os tipos de organismos. Por outro lado, a fotólise direta, é ainda mais interessante e é realizada apenas por microalgas.

A fotólise direta envolve a canalização de elétrons derivados da quebra de luz do fotossistema II diretamente para a enzima produtora de HA de H₂ (Hidrogenase).

Esta enzima, no entanto, é altamente suscetível à presença de ou₂. A produção biológica de hidrogênio molecular devido à fotólise da água é uma área de pesquisa ativa. Ele pretende fornecer alternativas de geração de energia barata e limpa.

Fotólise não -biológica

Degradação do ozônio por luz ultravioleta

Uma das fotólolysis não -biológicas e espontâneas mais estudadas é a de degradação do ozônio por luz ultravioleta (UV). Ozônio, um azetropo de oxigênio, é composto de três átomos do elemento.

O ozônio está presente em várias áreas da atmosfera, mas se acumula em um que chamamos de ozonesfera. Esta área de alta concentração do ozônio protege todas as formas de vida dos efeitos nocivos da luz UV.

Embora a luz UV desempenhe um papel importante tanto na geração quanto na degradação do ozônio, representa um dos casos mais emblemáticos da ruptura molecular por energia radiante.

Por um lado, indica que a luz visível não apenas é capaz de fornecer fótons ativos para degradação. Além disso, juntamente com atividades biológicas para a geração da molécula vital, ela contribui para a existência e regulação do ciclo de oxigênio.

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Outros processos

A fotodisociação também é a principal fonte de quebra das moléculas no espaço interestelar. Outros processos de photólysis, desta vez manipulados pelo ser humano, têm importância industrial e científica, básica e aplicada.

A fotodegradação de compostos de origem antrópica nas águas recebe atenção crescente. A atividade humana determina que, em muitas ocasiões, antibióticos, drogas, pesticidas e outros compostos de origem sintética, terminam na água.

Uma maneira de destruir, ou pelo menos diminuir, a atividade desses compostos é através de reações que envolvem o uso de energia luminosa para quebrar links específicos dessas moléculas.

Nas ciências biológicas, é muito comum encontrar compostos fotorreativos complexos. Uma vez presente nas células ou tecidos, alguns deles são submetidos a algum tipo de radiação de luz para quebrá -las.

Isso gera a aparência de outro composto, cujo monitoramento ou detecção nos permite responder a muitas perguntas básicas.

Em outros casos, o estudo de compostos derivados de uma reação de fotodisociação ligada a um sistema de detecção permite que estudos de composição complexos globais sejam realizados.

Referências

1. Brodbelt, J. S. Espectrometria de massa de fotodissociação: novas ferramentas para caracterização de moléculas biológicas. Revisões da Chemical Society.
2. Cardona, t., Shao, s., Nixon, p. J. Melhorando a fotossíntese em plantas: as reações leves. Ensaios em bioquímica.